과학 [반니 신간] ＜무엇이 우주를 삼키고 있는가＞

[이희원/반니]

무엇이 우주를 삼키고 있는가

50년간 우주를 올려다본 물리학자의 30가지 대답

지은이	폴 데이비스
옮긴이	박초월
가  격	16,800
판  형	135*205
쪽 수	236쪽
발행일	2022년 7월 8일
분 야	과학
ISBN	979-11-6796-039-9 03440

“우주의 중심은 어디일까? 또 다른 우주가 존재할까?”

현대 물리학의 거장, 폴 데이비스가 정리한 우주론의 최전선

★ 아마존 과학 베스트셀러 ★ 패러데이상 수상자

★ 왕립연구소 인기 강연 ★ 빌 브라이슨, 미치오 카쿠 추천

지난 5월 영국왕립연구소 유튜브 채널에 폴 데이비스의 강연 영상이 올라왔다. “내가 들어본 것 중 최고의 현대 우주론 설명이다.” 1시간 남짓한 영상에 달린 700개가 넘는 댓글 중에는 이 같은 반응도 있었다. 마이클 패러데이의 제안으로 1825년 크리스마스부터 시작된 왕립연구소의 대중 강연은 칼 세이건이나 리처드 도킨스 같은 대중 과학자들의 무대가 되어왔고 이제는 유튜브 영상으로도 누구나 쉽게 만나볼 수 있다. 그리고 폴 데이비스의 강연은 최근 인기 영상의 자리를 차지하고 있다.

영상 속 연단 테이블에 놓여있는 것은 이 책 《무엇이 우주를 삼키고 있는가》다. 이 책은 폴 데이비스가 50년이란 세월 동안 우주를 탐구하면서 떠올린 30가지의 주제를 간결한 언어로 정리한 우주 안내서다. 그 주제는 ‘밤은 왜 어두운가?’, ‘우주는 어떤 모양일까?’ 같은 우리가 흔히 떠올릴법한 질문부터 ‘시간 여행은 가능한가?’, ‘얼마나 많은 우주가 존재하는가?’ 같은 매력적인 가능성을 품은 질문까지 아우른다. 이는 과학이 친숙하지 않은 일반 대중이 우주를 향한 호기심을 쉽고 빠르게 해소할 수 있게 돕는다는 이 책의 집필 의도와 맞닿아 있는데, 데이비스는 이 책을 출간하고 한 인터뷰에서 이렇게 밝혔다. “많은 사람이 '빅뱅 이전에는 무슨 일이 일어났을까? 우주 공간에 우리밖에 없을까' 같은 호기심 어린 질문을 자주 합니다. 나는 이러한 질문의 답을 이해하는 데 필요한 배경지식을 일반 독자에게 쉽고 빠르게 알려주고 싶었습니다. 우주에 관한 더 큰 질문들을 이해하기 위한 개념적 틀을 제공해서 말이죠.”

데이비스는 이제 현대 물리학의 거장으로 불린다. 70대 중반에 접어든 그는 영국에서 물리학을 공부한 이후 50년간 이론물리학부터 우주론, 우주생물학 등을 연구했는데 빅뱅이 남긴 우주배경복사의 불균일성을 설명하는 근거로 쓰이는 ‘번치-데이비스 진공 상태’를 처음으로 기술하기도 했다. 이처럼 우주 연구에 평생을 바친 끝에 데이비스는 인류가 지금껏 밝혀낸 우주의 실체를, 또 아직 우주가 침묵하고 있는 비밀을 밝혀낼 희망을 이 책, 《무엇이 우주를 삼키고 있는가》에 간결하게 담아냈다.

▌ 빅뱅 이전부터 다중우주까지,

가장 거대한 세계의 짧은 안내서

“지능과 목적이라고는 찾아볼 수 없는 입자들의 모임이 어떻게 의식을 갖추고 생각하는 존재, 즉 그들 자신의 세계를 이해할 수 있는 존재를 만들었는가?”

데이비스는 책의 서두에서 이러한 질문을 던진다. 그렇게 우리는 우리가 아는 한 유일하게 우주를 이해하는 존재가 되었다. 데이비스는 책의 전반부에서 고대 그리스부터 현대 우주론까지, 인간이 우주 공간을 이해한 역사를 빠르게 훑는다. 최초로 인류의 인식을 재정립한 코페르니쿠스 혁명 이후 빅뱅 이론과 우주배경복사, 허블 망원경, 일반상대성이론, 중력파에 이르는 인간의 인식을 확장한 요소들을 소개하는데, ‘우주 공간은 얼마나 빨리 움직일까?’, ‘우주의 중심은 어디일까?’처럼 우리가 흔히 떠올리는 호기심을 해소하는 방식으로 설명해 과학이 익숙지 않은 독자도 자연스럽게 이해할 수 있게 한다.

데이비스는 거대한 우주를 다루면서도 수식이나 공식을 거의 쓰지 않는다. 그 대신 일상적 비유로 우주 법칙을 설명하는데, 예컨대 우주 전체에 통용되는 물리법칙을 각양각색의 연주자들이 모인 오케스트라에 비유하거나, 중력렌즈를 호텔 객실 문에 달려 있는 어안렌즈에 비유하는 식으로 설명한다. 이 같은 비유를 따라 독자는 천재 과학자들이 밝혀낸 원리와 결과물을 머리로 쉽게 상상할 수 있다. 이는 모두 과학을 잘 모르는 독자들도 우주 원리를 쉽게 이해할 수 있게 돕기 위함이다.

▌인류 앞에 놓인 가장 거대한 수수께끼를 풀다

책의 전반부에서 인류가 지금껏 알아낸 우주를 설명했다면 나머지 절반에서는 아직 가능성에 머물러 있는 우주를 다룬다. 과학이 아직 완전히 답하지 못한 질문을 집대성하고 우리를 놀라운 해결책으로 이끌어가고 있는 대담한 연구를 공개하면서 우주론의 최첨단을 유쾌하고도 신선한 방식으로 설명한다.

이 책의 제목, ‘무엇이 우주를 삼키고 있는가?’도 인류가 이상함을 발견했지만 아직 그 이유를 알지 못하는 현상 중 하나다. 우주배경복사의 남반구에서는 특정한 얼룩을 발견할 수 있는데 이 얼룩은 우주배경복사의 평균 온도보다 8배나 차갑다. 마치 우리가 알 수 없는 미지의 물질 혹은 존재가 우주를 서서히 먹어치우는 것처럼 보이기도 하는데 이는 우주 구조 자체에 우리가 아직 알지 못한 흠이 있다는 증거이기도 하다.

데이비스는 과거에도 암흑에너지를 우리 과학이 해결해야 할 가장 중요한 문제로 소개한 바 있고 이 책에서도 이는 주요한 주제로 등장한다. 암흑에너지는 우주 팽창을 가속하는 반중력을 일컫는데 우주의 광대한 빈 공간을 원천으로 삼는 이 에너지의 실체를 밝혀내는 것이 인류가 완전한 우주 법칙에 한발 더 다가가는 중요한 요소라 말한다.

이제는 너무 유명한 우주 이론, 다중우주 이른바 멀티버스도 다룬다. 데이비스는 어떤 과학적 논리로 다중우주 이론이 등장했으며, 다중우주가 왜 우리의 복제본이 무한히 존재함을 상정하는지 설명해낸다. 한 때 SETI(외계지적생명체탐사)의 의장을 맡기도 한 데이비스는 우주에 생명체가 정말 우리 밖에 없는지 논하기도 하는데 우리가 혹여 외계 탐사선과 조우한다면 생물학적 유기체보다는 로봇을 만날 가능성이 높을 것이라 예상한다. 이외에도 우주의 운명이 다했을 때 벌어질 일이나 그 모든 것의 의미까지 아우르는 거대한 질문들을 데이비스는 능수능란하게 돌파해나간다.

데이비스가 소개하는 우주 이야기들을 따라 유영하다 보면 겸손한 마음이 이는 때가 온다. 우리가 아직 우주에 관해 너무도 많이 모르고 있다는 사실을 깨닫기 때문일 것이다. 데이비스는 겸허한 태도로 새로운 발견을 향한 희망을 말하면서 책을 끝맺는다.

“이게 바로 나의 희망이자 비전이다. 우주론의 황금기는 행운의 연속, 발견과 이론적 발전의 꿈같은 쇄도였을지도 모르며 더 이상 지속되지 않을 수도 있다. 어찌 되었든 내가 이 책에서 기술한 설명과 통일의 장엄한 계획을 완수할 능력이 인간 지성에게 있다는 보장은 없으니까. 우리가 소유한 값진 우주적 실마리는 자연의 비밀이 담긴 가장 바깥쪽 상자를 열게 해줄지는 모르지만 안쪽의 은밀한 성소는 영원히 우리에게 닿지 않을 수도 있다. 하지만 나는 과학적 방법이 결실을 가져오는 한, 인류가 궁극의 상을 거머쥐기 위해 끈기 있게 나아가야 한다고 굳게 믿는다.”

▌추천사

“폴 데이비스는 유사 이래 과학자들을 애태웠던 '거대한 질문'을 하나하나 짚으며 매혹적인 여정을 선사한다. 우주가 시작되기 이전에는 무엇이 일어났는가? 우주의 의미는 무엇인가? 다른 우주는 존재하는가?”

미치오 카쿠_물리학자, 《평행우주》 《마음의 미래》 저자

“이보다 더 알기 쉽고 매력적인 안내서는 없다. 우리가 우주에 관해 무엇을 알고 있는지, 그 지식이 어떻게 서로 연결되는지를 명확하게 설명한다.”

빌 브라이슨_《거의 모든 것의 역사》 《바디》 저자

“현대 물리학과 우주론의 거대한 질문을 다루는 입문서. 폴 데이비스의 가장 뛰어난 책이다.”

이언 스튜어트_수학자, 《수학의 이유》 《생명의 수학》 저자

“일평생 시공간의 미스터리를 밝힌 경험으로 통찰해낸 결실이 오롯이 담겼다.”

존 그리빈_천체물리학자, 《이토록 기묘한 양자》 《과학을 만든 사람들》 저자

“현대 우주론의 중대한 질문들 사이로 거니는 짤막한 여행.”

필립 볼_《원소》 《자연의 패턴》 저자

▌책 속으로

이들 특징 가운데 가장 중요한 것은 자연의 일관성이다. 우리가 아는 한, 우주 반대편에서도 우리 우주의 근방에서와 동일한 물리법칙이 적용된다. 그 이유는 아무도 모른다. 심지어 적절한 과학적 질문이 아닐지 모르지만, 자연의 일관성은 우리가 ‘우주’를 단일한 실체로서 논의하고 우주라는 계 전체에 관한 서사를 구축할 수 있는 결정적인 근거다.

- <우주는 정말 단순한가?> 중에서

별의 생애 주기와 원소의 기원을 알아내는 일은 천문학을 화학 그리고 삶과 연결하는 수십 년간의 연구 프로젝트였다. 그리고 마침내 과학자들이 우주 물질의 목록을 완벽하게 밝혀낸 것처럼 보였을 때 뭔가가 잘못 돌아가기 시작했다. 현재 수소부터 우라늄까지 모든 화학 원소가 우주의 질량 가운데 극히 일부만을 차지하는 것처럼 보였던 것이다. 그렇다면 나머지는 무언가 별세계의 존재일 것이다.

<보이지 않는 물질> 중에서

다중우주는 한 우주의 신비스러운 특이점 기원 문제를 비켜 간다는 점에서 분명히 매력적인 생각이지만, 골치 아픈 철학적 쟁점이 딸려 있다. 만약 정말로 우주의 수가 무한하다면 우리 자신의 우주와 모든 측면에서 동일한─ 당신과 나의 복제본을 포함한 ─ 우주가 저 바깥에 존재할 것이다. 사실, 복제본은 무한히 존재할 것이다.

<얼마나 많은 우주가 존재하는가?> 중에서

외계 탐사선에 관하여 추측해보면 나는 우리가 생물학적 유기체보다는 로봇을 만날 가능성이 더 높다고 본다. 지구에서도 인공지능 혹은 AI라고 부르는 ‘설계된 지능’이 이미 다양한 종류의 인간 활동에 스며들어 있다. … 더군다나 대체로 기계는 어디든 갈 수 있도록 설계가 가능한데, 그렇다면 살아 있는 유기체의 안전지대를 훌쩍 벗어난 환경까지 견뎌낼 수 있을 것이다. 그래서 설령 우리가 외계 지적 생명체를 발견하게 될지라도, 그것은 초고도로 발전한 탈 생물학적 변종임이 틀림없다.

<우리 뒷마당에 ET가 있을까?> 중에서

이전 장에서 나는 과학이 물리적 세계를 설명하는 것을 넘어서, 이해하는 기초를 제공한다고 주장했다. 전적으로 만족스러운 과학적 설명은 ‘앞뒤가 맞으며’ 존재에 관한 폭넓고도 합리적인 설명과 결합될 수 있어야 한다. 앞에서 살펴본 미해결 문제들의 목록은 우리가 우주에 대해 이해하지 못하는 것이 아직 수두룩함을 보여준다.

<우주 지평선을 넘어서> 중에서

▌글쓴이

지은이. 폴 데이비스 (Paul Davies)

이론물리학자이자 우주론학자. 애리조나 주립대학교의 비욘드 연구소(Beyond Center)를 이끌며 우주론, 양자장 이론, 우주 생물학을 아우르는 과학의 근본 개념을 탐구하고 있다. 우주의 기원, 생명의 기원, 시간의 본질 같은 거대한 주제를 주로 다루며 그 최신 성과를 다양한 저술과 미디어를 통해 대중에게 소개한다. 블랙홀부터 화성 생명체에 이르는 다양한 주제로 200편이 넘는 연구 논문과 27권의 저서를 발표했다.

과학의 철학적 의미를 연구하여 템플턴상을, 영국 왕립학회가 수여하는 패러데이상을 비롯해 영국 물리학회의 켈빈 메달, 오스트레일리아 훈장 등을 받았다. 그의 공적을 기리는 의미에서 소행성 1992OG에 ‘6870 폴데이비스’라는 공식 명칭이 붙기도 했다. 저서로 《침묵하는 우주》, 《마지막 3분》, 《생명의 기원》, 《원자 속의 유령》 등이 있다.

옮긴이. 박초월

과학 전문 번역가. 대학에서 물리학을 공부하고 대학원에서 역사를 전공해 석사학위를 받았다. 출판 편집자로 일하며 책을 만들다가 글을 옮기기 시작했다. 과학과 인문, 두 세계가 나누는 대화를 정돈된 언어로 전하는 데 관심이 있다.

▌차례

들어가며

1 시간의 가장자리에서

2 우주의 실마리를 찾다

3 밤은 왜 어두운가?

4 빅뱅의 증거

5 우주의 중심은 어디인가?

6 우주는 정말 단순한가?

7 우주 공간은 얼마나 빨리 움직이는가?

8 우주는 어떤 모양일까?

9 거대한 조정

10 보이지 않는 물질

11 암흑에너지란 무엇인가?

12 물질은 어디에서 왔는가?

13 중력은 모든 것을 결정한다

14 뒤틀린 시간과 블랙홀

15 시간 여행은 가능한가?

16 시간의 화살

17 블랙홀 역설

18 모든 것의 이론?

19 우주의 새벽에서 온 화석들

20 우주가 무無에서 생겨날 수 있는가?

21 얼마나 많은 우주가 존재하는가?

22 골디락스 수수께끼

23 무엇이 우주를 삼키고 있는가?

24 우주는 정말 엉망진창인가?

25 우리는 혼자인가?

26 우리 뒷마당에 ET가 있을까?

27 나는 왜 현재를 살고 있는가?

28 우리 우주의 운명

29 이 모든 것에는 의미가 있는가?

30 우주 지평선을 넘어서

옮긴이의 말

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